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比轰20还要高级!我国有望领先美国造出物美价廉的亚轨道轰炸机
更新日期:2024-05-01 |   更新作者: 工字扣

  2021年7月16日,中国航天科技集团官方账号突然发布一条名为《重要突破!我国亚轨道重复使用运载器飞行演示验证项目首飞取得圆满成功》的信息。

  虽然中国航天科技集团并未给予任何配图,但专家在接受记者正常采访时却也明确告诉我们:“它外形呢,就像一个空天飞机,但是呢,它本身不入轨,它是在亚轨道飞行,然后返回地球,返回到着陆场。”

  简单来说,这次试验测试的是一款类似于重量占比超90%的航天飞机助推器,只是这款助推器外形被设计得像一架大型飞机,而这家飞机背部可以背负自带动力的航天器到距离地面20~100公里的亚轨道,达到高超音速状态,实施两级分离后还能自行返航,而航天器则依靠自身动力继续加速直到进入地球轨道。

  然而,绝对不能以为它只是航天飞机助推器的可自行返航、可重复使用升级版本。实际上两者已经有本质区别!

  作为民用,亚轨道重复使用运载器就是空天飞机的一级,而作为军用,这种飞行器就是亚轨道轰炸机!

  研究表明,航天器发射成本中,燃料费用占比仅5%左右,如果用于发射航天器的运载器能够回收重复使用,那么发射成本即可极大降低。这就是马斯克Space X公司研制可重复使用运载火箭的初衷。很多网友因此将马斯克和Space X奉诺神明,但实际上更该吹捧的是我国的升力式亚轨道可重复使用运载器方案!

  早在2017年,“人民网科普”账号就发布了一篇名为《“告别”一次性 可重复使用运载器让航天变廉价》的文章。文中提到,据《科技日报》报道,中国航天科技集团公司一院正联合国内优势机构共同合作研制可重复使用运载器,并计划于2020年左右首飞。实际却是2021年7月16首飞的,比原计划延后1年左右,但已经领先世界各国!文中还提到,中国航天科技集团计划采用三步走战略发展这种飞行器。

  从发展思路来看,实际上这种飞行器就为了取代传统运载火箭,实现低成本往返太空的目标!而可重复使用运载器就等于两级组合空天飞机的一级,其本身不具备入轨能力,只是为了将空天飞机的二级,即轨道器带到空气稀薄、空气阻力很小的高空,并加速到高超音速状态。相当于运载火箭的一级而已。

  作为民用,升力式亚轨道重复使用运载器比马斯克Space X公司的可重复使用运载火箭更加高级。

  资料显示,为实现火箭一级可回收功能,可重复使用运载火箭需要浪费自身30%~40%的运力。

  虽然2021年7月16日首飞的亚轨道重复使用运载器仍然像可重复使用运载火箭一样采用发射塔垂直发射,但它回收时并不是特别需要浪费燃料减速,而只需要像飞机那样滑翔降落即可,运载效率更加高!而这仍然只是这种航天器的初级形态,继续发展之后,它连动力都会换成更高级的组合循环发动机。更换动力以后,它的燃油效率将逐步提升,发射成本将逐步降低,可重复使用运载火箭在它面前根本不值一提,这或许就是我国不紧不慢发展可重复使用火箭的最终的原因,因为我国已经在发展更先进的升力式可重复使用运载器!那些吹捧马斯克Space X公司的人又该情何以堪?

  作为军用,升力式亚轨道重复使用运载器加强起降机构即可变身为亚轨道轰炸机。

  既然升力式亚轨道重复使用运载器能够适用于空射运载火箭来发射航天器。那么如果把空射火箭换成空射导弹,它就等于亚轨道轰炸机了!

  对于升力式可重复使用运载器来说,起落架属于“死重”,如果不是为了滑翔降落,连这个都可以省去。作为民用,追求的是怎么来降低发射成本。采用垂直起飞,就无需配备粗壮的起落架,而降落时占比很大的燃料均已消耗殆尽,仅剩一个“空壳”,其自重极大降低,仅需配备小型起落架即可。

  然而,作为军用,采用垂直起飞就需要在发射塔发射,战时容易被攻击而无法执行任务。这就要求亚轨道轰炸机一定要具有垂直起降能力!此外,为了尽最大可能避免因机场拥堵一时无法降落,还需要额外配备高比冲小型发动机,而这种发动机最好是推重比高、等效比冲超1000秒的新概念发动机。近期我国刚刚成功首飞的旋转爆震发动机就是不错的选择。

  如果能够在中国航天科技集团研制的升力式亚轨道重复使用运载器的基础上,加强起降架,同时增加装旋转爆震发动机,那就能快速研制出一款实用的亚轨道轰炸机。

  据俄罗斯新闻媒体报道,2017年,俄罗斯科学院开展了旋转爆震冲压发动机风洞试验,自由来流的速度为4~8马赫,采用氢燃料的旋转爆震冲压发动机(直径为0.31m,长度为1.05m),最大比冲为3600秒。

  资料显示,旋转爆震发动机的推重比可轻松超过20,远超涡扇发动机。根据军事专家傅前哨透露的消息,这种发动机在3万米高空比冲也能达到1500秒。近期,公开的报道证实,由我国推重比公司研制的推力1000N旋转爆震发动机已经首飞,采用煤油作为燃料。这家企业只是非公有制企业,国内大概率还有实力更强的“国家队”在研制性能更强的旋转爆震发动机。

  火箭发动机优点是推重比可以做得很高,但劣势在于推重比很低,不超过470秒。如果采用火箭发动机发展亚轨道轰炸机会导致燃油效率极低,燃油成本比较高。而基于旋转爆震发动机发展亚轨道轰炸机短期也不现实。

  由于是新概念发动机,短期内要想研制出采用煤油燃料、单台推力超过10吨的旋转爆震发动机技术难度太大,但是研制出推力达5吨的旋转爆震发动机还是有很大的可能性的。那么采用火箭发动机加旋转爆震发动机组合作为动力就是短期内容易实现的方案。

  考虑到单机成本,亚轨道轰炸机重量不宜太大,自重100吨是是合理的的,假设燃油携带量为85吨,载重为10吨。本质上这种亚轨道轰炸机相当于一枚加装飞翼、起降系统和载人舱的火箭,技术复杂度远低于战斗机。据了解,发射重量约103吨的长征六号运载火箭单次发射报价仅1.3亿元,那么,我国有望将这种百吨级亚轨道轰炸机单机造价控制在3亿元以内,甚至还低于歼10C,远低于造价超过百亿元的B2隐身轰炸机。

  按照推重比1:1计算,仅需一台推力达85吨的F-102R开式循环液氧煤油火箭发动机和3台推力5吨的旋转爆震发动机即可。官方公布的资料显示F-102R比冲仅282秒。根据军事专家傅前哨透露的消息,国内旋转爆震发动机在3万米高空时比冲仍有1500秒。简单计算就能算出,这种组合动力方案等效比冲可达464.7秒,燃油效率相比纯火箭方案可提升约60%。降落时有盘旋等待需求时可以启动1台脉冲爆震发动机,辅助降落。

  公开资料显示,美国的超级风洞技术落后于我国。这也在某些特定的程度上导致美国在高超音速飞行器领域落后于我国,只要我国稳扎稳打,很可能在短期内先于美国造出旋转爆震发动机!

  这种轰炸机有望实现2小时打遍全球的目标,攻击速度远超轰20,即便敌人发现了,也会因为飞行速度太快,难以拦截,生存能力不比轰20差的前提下,核报复能力还更强,作战效能有望遥遥领先轰20。


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